{"id":221862,"date":"2016-08-02T14:48:17","date_gmt":"2016-08-02T17:48:17","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/?p=221862"},"modified":"2024-06-05T16:10:14","modified_gmt":"2024-06-05T19:10:14","slug":"vinaza-para-generar-energia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/vinaza-para-generar-energia\/","title":{"rendered":"Vinaza para generar energ\u00eda"},"content":{"rendered":"
\"Almacenamiento

F\u00e1bio Colombini<\/span>Almacenamiento de vinaza en una central del municipio de Porto Ferreira, en el interior paulistaF\u00e1bio Colombini<\/span><\/p><\/div>\n

En 2014, se generaron en Brasil alrededor de 280 mil millones de hectolitros de vinaza, un residuo de la producci\u00f3n del etanol. Casi la totalidad de ese volumen (el 97%) se utiliz\u00f3 como fertilizante y para riego en las propias plantaciones de ca\u00f1a de az\u00facar. El problema radica en que esta pr\u00e1ctica causa un impacto ambiental y desperdicia utilidades potenciales m\u00e1s nobles de este producto, como es el caso, por ejemplo, de la generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica. La transformaci\u00f3n de la vinaza en biog\u00e1s mediante el empleo de biodigestores podr\u00eda modificar este panorama, tal como lo muestran dos proyectos en desarrollo, uno en la Escuela de Ingenier\u00eda de S\u00e3o Carlos (EESC), de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), y otro en el Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda del Bioetanol (CTBE), del Centro Nacional de Investigaci\u00f3n en Energ\u00eda y Materiales (CNPEM).<\/p>\n

La vinaza es un residuo del etanol que comenz\u00f3 a cobrar importancia luego de la creaci\u00f3n del Programa Nacional del Alcohol, m\u00e1s conocido como Proalcohol, en 1975. Para la elaboraci\u00f3n de alcohol, se utiliza el jugo de la ca\u00f1amiel. Lo que sobra es la vinaza, una sustancia rica en potasio, calcio y magnesio. Como el volumen de este residuo que se produce en las casi 400 centrales existentes en Brasil es muy grande, por razones econ\u00f3micas, se lo emplea excesivamente como fertilizante. Su uso exagerado causa da\u00f1os ambientales, entre los cuales se pueden mencionar la contaminaci\u00f3n de las napas fre\u00e1ticas con potasio, la salinizaci\u00f3n del suelo, la lixiviaci\u00f3n de metales y sulfatos y la emisi\u00f3n de malos olores y de gases con efecto invernadero, tales como el \u00f3xido nitroso (N2<\/sub>O), que es unas 300 veces m\u00e1s contaminante que el di\u00f3xido de carbono (CO2<\/sub>).<\/p>\n

El proyecto que apunta a aprovechar mejor la vinaza est\u00e1 coordinado por el profesor Marcelo Zaiat, de la EESC de la USP. Las investigaciones comenzaron al inicio de 2011, y en ellas participan nueve cient\u00edficos provenientes de la EESC, la Universidad Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar), la Universidade Estadual Paulista (Unesp) y el Instituto Mau\u00e1 de Tecnolog\u00eda (IMT), de S\u00e3o Caetano do Sul. \u201cNuestro objetivo principal es el desarrollo de una nueva generaci\u00f3n de digestores anaerobios, m\u00e1s compactos, robustos y estables, con alta eficiencia para la conversi\u00f3n de materia org\u00e1nica de la vinaza en biog\u00e1s\u201d, dice Zaiat. El investigador explica que a estos dispositivos se los concibe para que se produzcan reacciones catalizadas por bacterias y arqueas. El proceso anaer\u00f3bico ocurre en ausencia de ox\u00edgeno mediante la fermentaci\u00f3n autocontrolada de la materia org\u00e1nica promovida por un conjunto de microorganismos que viven en esos ambientes.<\/p>\n

\"Una

ALF RIBEIRO\/AE <\/span>Una plantaci\u00f3n de ca\u00f1a de az\u00facar irrigada y fertilizada con la vinaza, en una finca del estado de Paran\u00e1ALF RIBEIRO\/AE <\/span><\/p><\/div>\n

\u201cLo que nos proponemos es transformar en biog\u00e1s la materia org\u00e1nica de la vinaza, por medio de un cultivo de microorganismos\u201d, dice Zaiat. El biog\u00e1s est\u00e1 compuesto prioritariamente por metano, adem\u00e1s de di\u00f3xido de carbono y otros gases en peque\u00f1as cantidades. Luego de un tratamiento adecuado, a ese biog\u00e1s se lo puede utilizar para la generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica, al dar impulso a la turbina de un generador. Adem\u00e1s, la producci\u00f3n de biog\u00e1s minimiza el impacto ambiental del uso del residuo como fertilizante en el cultivo de la ca\u00f1a de az\u00facar, toda vez que la vinaza biodigerida contiene menos materia org\u00e1nica.<\/p>\n

En Brasil, no se cuenta con biorreactores a gran escala: solamente hay uno de peque\u00f1a capacidad de la d\u00e9cada de 1980 en una central en la regi\u00f3n de Ribeir\u00e3o Preto, que biodigiere una peque\u00f1a parte de la vinaza y produce el biog\u00e1s que se utiliza para el secado de la levadura. En el caso del dispositivo que est\u00e1 desarrollando su equipo, Zaiat dice que el avance del conocimiento cient\u00edfico al respecto de los fundamentos del proceso anaer\u00f3bico en los \u00faltimos 30 a\u00f1os ayud\u00f3 en la concepci\u00f3n del biorreactor. \u201cSi bien el proceso esencialmente es el mismo, los reactores que hoy en d\u00eda se desarrollan son mucho m\u00e1s avanzados tecnol\u00f3gicamente, lo que permite alcanzar una mayor eficiencia de conversi\u00f3n, con mayor estabilidad del proceso, en sistemas m\u00e1s compactos y seguros\u201d, a\u00f1ade.<\/p>\n

El grupo trabaja con varias configuraciones de biodigestores. \u201cExisten varias t\u00e9cnicas para ello, pero la que m\u00e1s se utiliza en nuestra \u00e1rea consiste en el aporte de una superficie de un material inerte, al cual se adhieren las bacterias y arqueas formando lo que denominamos una biopel\u00edcula\u201d, explica Zaiat. \u201cAs\u00ed, aprovechamos la capacidad natural que \u00e9stas tienen de adherirse a superficies, con la vinaza como medio de cultivo\u201d.<\/p>\n

El biog\u00e1s que se produce en el biorreactor, con menor concentraci\u00f3n de CO2<\/sub>, puede utilizarse, por ejemplo, para la cogeneraci\u00f3n de energ\u00eda en las calderas de la central, liberando as\u00ed al bagazo \u2012que actualmente se quema para generar electricidad\u2012 para la producci\u00f3n de etanol de segunda generaci\u00f3n. El gas tambi\u00e9n puede utilizarse en reemplazo de parte del gasoil de los motores de camiones y tractores, lo que vuelve m\u00e1s sostenible el proceso productivo de la ca\u00f1a de az\u00facar. La vinaza biodigerida, l\u00edquida, tambi\u00e9n puede utilizarse como fertilizante, con un bajo tenor de materia org\u00e1nica, pero conservando pr\u00e1cticamente todos los nutrientes originales del residuo. O incluso puede concentrarse y utilizarse como base para la elaboraci\u00f3n de un fertilizante org\u00e1nico mineral para el cultivo de la ca\u00f1a de az\u00facar, seg\u00fan las necesidades de la planta. En este caso, el agua extra\u00edda durante el proceso de concentraci\u00f3n puede retornar a la central con diversas utilidades. \u201cEsto es lo que denomino integraci\u00f3n: los residuos se utilizan como parte del propio proceso productivo\u201d, dice Zaiat.<\/p>\n

Una central virtual<\/strong>
\nEn el marco de otro proyecto, bajo la coordinaci\u00f3n del CTBE y que cuenta con la participaci\u00f3n de Zaiat, se apunta \u2012mediante el empleo de modelos matem\u00e1ticos\u2012 la a creaci\u00f3n de una central m\u00e1s eficiente en todos sus procesos. \u201cEstamos desarrollando los modelos matem\u00e1ticos para las diversas operaciones que realiza una usina, tales como recepci\u00f3n y preparaci\u00f3n de la ca\u00f1a de az\u00facar, extracci\u00f3n del jugo, fermentaci\u00f3n, cristalizaci\u00f3n [az\u00facar], destilaci\u00f3n y deshidrataci\u00f3n [etanol], cogeneraci\u00f3n de energ\u00eda y biodigesti\u00f3n de la vinaza\u201d, explica el ingeniero qu\u00edmico Antonio Bonomi, coordinador del proyecto. \u201cEstos modelos posibilitar\u00e1n una optimizaci\u00f3n del proceso, es decir: definir\u00e1n las condiciones operativas en que deber\u00e1 desempe\u00f1arse la biorrefiner\u00eda para maximizar su rendimiento y la rentabilidad econ\u00f3mica\u201d.<\/p>\n

Lo que el grupo de Bonomi se propone con este proyecto es la construcci\u00f3n de una central virtual de primera generaci\u00f3n. Para ello, los modelos matem\u00e1ticos de cada operaci\u00f3n se cargan en un software<\/em> de simulaci\u00f3n denominado Environment for Modeling, Simulation and Optimization (Emso). \u201cPara el caso del proceso de biodigesti\u00f3n de la vinaza, por ejemplo, el modelo matem\u00e1tico indicar\u00e1 con qu\u00e9 caudal es preciso alimentar al biodigestor para lograr la mayor producci\u00f3n de biog\u00e1s posible\u201d, explica Bonomi. Uno de sus objetivos tambi\u00e9n consiste en la producci\u00f3n de un gas con una mayor proporci\u00f3n de metano, con un 96,5%: es el biometano. En la actualidad, lo m\u00e1ximo que se consigue con los reactores comunes es un 60%. De este modo, adem\u00e1s de sustituir el gasoil en los camiones y en las maquinarias agr\u00edcolas, se podr\u00eda alimentar a la red p\u00fablica de distribuci\u00f3n de gas natural.<\/p>\n

\"Vinhaca\"<\/a>La persona que trabaja en el modelo matem\u00e1tico y en los ex\u00e1menes de la unidad de biodigesti\u00f3n es la investigadora Bruna de Souza Moraes, del CTBE, bajo la coordinaci\u00f3n del profesor Rogers Ribeiro, de la Facultad de Zootecnia e Ingenier\u00eda de Alimentos (FZEA) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP). \u201cNuestra labor apunta a analizar la inclusi\u00f3n de la producci\u00f3n de biog\u00e1s en las centrales a partir de sus residuos, as\u00ed como las posibilidades de utilizarlo para promover la optimizaci\u00f3n energ\u00e9tica y la sostenibilidad ambiental del sector\u201d, explica De Souza Moraes. \u201cLa idea consiste en presentar las ventajas de esos escenarios con cifras, por medio de un an\u00e1lisis t\u00e9cnico, econ\u00f3mico y ambiental, con el fin de estimular la aplicaci\u00f3n real de esta nueva configuraci\u00f3n de biorrefiner\u00eda\u201d.<\/p>\n

Seg\u00fan la investigadora, los resultados obtenidos hasta ahora demostraron que la producci\u00f3n de biog\u00e1s a partir de la vinaza es m\u00e1s ventajosa en los casos en que se lo convierte en biometano (un gas con un contenido m\u00ednimo del 96,5% de metano). \u201cEn tales escenarios, su venta para alimentar la red p\u00fablica de gas natural y el uso como sustituto del gasoil ofrecieron los mejores indicadores econ\u00f3micos y ambientales\u201d, dice. \u201cUn an\u00e1lisis m\u00e1s reciente revel\u00f3 que es posible lograr una reducci\u00f3n de hasta un 42% en las emisiones de gases de efecto invernadero en la producci\u00f3n de la ca\u00f1a de az\u00facar mediante la sustituci\u00f3n parcial del combustible f\u00f3sil\u201d. La tasa interna de retorno anual de la inversi\u00f3n para este escenario es del 25%, para una biorrefiner\u00eda con una capacidad de procesamiento de cuatro millones de toneladas de ca\u00f1a de az\u00facar por zafra.<\/p>\n

De Souza Moraes tambi\u00e9n cuenta con cifras del potencial de generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica con la vinaza. En una usina que produce un 50% de etanol y otro 50% de az\u00facar, con capacidad para la molienda de cuatro millones de toneladas de ca\u00f1a por a\u00f1o, se pueden producir anualmente alrededor de dos millones de metros c\u00fabicos (m3<\/sup>) del residuo. Si se tiene en cuenta que un m3<\/sup> de vinaza tiene potencial para generar 14 m3<\/sup> de biog\u00e1s, esa biorrefiner\u00eda ser\u00eda capaz de producir 28 millones de m3<\/sup> de ese gas por a\u00f1o.<\/p>\n

Ese valor corresponde a una capacidad anual de 65 mil megavatios hora (MWh) de electricidad. \u201cEsto significa que la energ\u00eda generada mediante la producci\u00f3n de biog\u00e1s a partir de la vinaza de una central podr\u00eda dar cuenta de la demanda de electricidad de una ciudad con alrededor de 260 mil habitantes\u201d, dice De Souza Moraes. \u201cSi fuera biodigerida toda la vinaza que produce Brasil, el potencial de generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica en el pa\u00eds ser\u00eda equivalente al 7,5% de la capacidad de la central hidroel\u00e9ctrica de Itaip\u00fa\u201d.<\/p>\n

Para la Uni\u00f3n de la Industria de la Ca\u00f1a de Az\u00facar (Unica), representante de los productores de az\u00facar y etanol, la utilizaci\u00f3n de la vinaza en la irrigaci\u00f3n constituye una forma de economizar agua y fertilizantes. \u201cLa fertirrigaci\u00f3n con vinaza tambi\u00e9n economiza la aplicaci\u00f3n de fertilizantes qu\u00edmicos\u201d, dice Alfred Szwarc, consultor de emisiones y tecnolog\u00edas de Unica. \u201cExisten nuevas formas de aprovechar la vinaza, pero las mismas a\u00fan se efect\u00faan a menor escala. Tambi\u00e9n hay proyectos para concentrar y transformar la vinaza en un fertilizante comercial\u201d, dice Szwarc.<\/p>\n

Proyectos
\n1.<\/strong> Producci\u00f3n de bioenerg\u00eda en el tratamiento de las aguas residuales y adecuaci\u00f3n ambiental de los efluentes y residuos generados (n\u00ba 2009\/15984-0<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Marcelo Zaiat (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 1.855.372,36 y US$ 428.142,36
\n2.<\/strong> Simulaci\u00f3n de la biorrefiner\u00eda de ca\u00f1a de az\u00facar de primera generaci\u00f3n en la plataforma Emso (n\u00ba 2011\/51902-9<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Antonio Bonomi (CTBE); Inversi\u00f3n <\/strong>R$ 2.410.414,09 y US$ 926.930,50
\n3.<\/strong> Biodigesti\u00f3n anaerobia de la vinaza y del licor de pentosas en biorrefiner\u00edas integradas de primera y segunda generaci\u00f3n (n\u00ba 2012\/00414-7<\/a>); Modalidad<\/strong> Beca de Posdoctorado; Becaria<\/strong> Bruna de Souza Moraes (CTBE); Investigador responsable<\/strong> Marcelo Zaiat (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 302.095,11<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El residuo del etanol podr\u00eda emplearse en la producci\u00f3n de electricidad","protected":false},"author":20,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[276,296,297,328],"coauthors":[112],"class_list":["post-221862","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-bioenergia-es","tag-energia-es","tag-ingenieria","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/221862","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/20"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=221862"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/221862\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":518825,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/221862\/revisions\/518825"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=221862"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=221862"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=221862"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=221862"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}